建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第四章濕度測(cè)量

建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第四章濕度測(cè)量第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六主要章節(jié)4.1濕度測(cè)量概述4.2干濕球溫度計(jì)4.3露點(diǎn)溫度計(jì)4.4電子式溫度傳感器4.5濕度計(jì)的校準(zhǔn)第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六4.1濕度測(cè)量概述1．濕度的表示方法絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量。所以測(cè)得被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力，及干球溫度即可求得絕對(duì)濕度。1）絕對(duì)濕度：每m3濕空氣在標(biāo)況下（0℃，1大氣壓）所含濕空氣的重量，即水蒸氣密度。單位為g/m3。由氣體狀態(tài)方程：第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2）相對(duì)濕度：空氣中水蒸氣分壓力Pn與同溫度下飽和水蒸氣分壓力Pb的比值。Pb.s—相應(yīng)于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb—干球溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓力；B—大氣壓力；A—與風(fēng)速有關(guān)的系數(shù)。第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程水蒸氣：3）含濕量：空氣由干空氣和濕空氣組成，每kg干空氣所含水蒸氣的量，稱為含濕量。符號(hào)d，單位g/kg干空氣：因?yàn)樗魵馀c干空氣均勻混合，故Vn=Vw，Tn=Tw，又：Rn=461，Rw=287，第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六所以，當(dāng)大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數(shù)。

第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2．氣體濕度測(cè)量方法1）干濕球法簡(jiǎn)單干濕球濕度計(jì)，通風(fēng)干濕球濕度計(jì)（阿斯曼）2）露點(diǎn)法光電式露點(diǎn)濕度計(jì)3）吸濕法氯化鋰電阻式，高分子電阻式，高分子電容式金屬氧化物陶瓷電阻式，金屬氧化物膜電阻式第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六4.2干濕球溫度計(jì)干濕球法濕度測(cè)量測(cè)得干球溫度和濕球溫度可計(jì)算相對(duì)濕度。適用范圍：大于0℃，測(cè)量誤差1～2%。第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六1．普通干濕球溫度計(jì)構(gòu)造同精度溫度計(jì)兩支、脫脂紗布、蒸餾水特點(diǎn)無風(fēng)速控制，無屏蔽輻射水易污染測(cè)量誤差較大注意：①濕球溫度計(jì)安裝時(shí)，要求溫度計(jì)的球部離開水杯上沿至少2～3cm，②應(yīng)使?jié)袂驕囟扔?jì)周圍空氣流速保持在2.5m/s以上，使A為常數(shù)。TwTs第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2.通風(fēng)干濕球溫度計(jì)（阿斯曼）構(gòu)造溫度計(jì)置于金屬套管內(nèi)微型風(fēng)機(jī)，特點(diǎn)濕球附近風(fēng)速固定在2.5m/s金屬套管屏蔽輻射蒸餾水隨時(shí)滴入TwTs第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六4.3露點(diǎn)溫度計(jì)

露點(diǎn)法濕度測(cè)量露點(diǎn)溫度：將被測(cè)空氣冷卻，當(dāng)濕空氣冷卻到水蒸氣達(dá)到飽和并開始凝結(jié)出水分時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。先測(cè)定露點(diǎn)溫度tL，根據(jù)tL確定該溫度下飽和水蒸氣壓力PL。PL即為被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力Pn。第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六1．露點(diǎn)濕度計(jì)采用兩只玻璃棒溫度計(jì)，一只測(cè)量干球溫度，另一只放入黃銅盒內(nèi)測(cè)量露點(diǎn)溫度。根據(jù)測(cè)得的露點(diǎn)溫度和干球溫度通過查表得到對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度下的飽和蒸氣壓力和干球溫度下的飽和蒸氣壓力。缺點(diǎn)：露點(diǎn)溫度不易測(cè)準(zhǔn)。第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2．光電式露點(diǎn)濕度計(jì)影響測(cè)量精度的因素：高度光潔的露點(diǎn)鏡；高精度的光學(xué)與熱電制冷調(diào)節(jié)系統(tǒng)；采樣氣體需潔凈。第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六HNP-50型冷鏡式露點(diǎn)儀技術(shù)指標(biāo)露點(diǎn)溫度測(cè)量范圍：-65～20℃最大致冷溫差Δ105℃露點(diǎn)溫度測(cè)試準(zhǔn)確度DEW<±0.3PPM/V(換算精度0.1%)RH(換算精度0.1%)顯示靈敏度±0.1℃樣氣壓力0.1MPa/cm2樣氣流量0.4～1.0L∕min顯示器16x2液晶屏額定工作電壓220VAC50Hz

外形尺寸（W）360x（D）350x（H）135mm重量8.6Kg第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六4.4電子式濕度傳感器

原理：將濕信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并遠(yuǎn)傳。構(gòu)造：軸流風(fēng)機(jī)、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測(cè)量橋路。電動(dòng)干濕球溫度計(jì)第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六測(cè)量橋路：兩個(gè)橋路通過電阻R連接，構(gòu)成雙電橋。

第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的滑動(dòng)觸頭，使檢流計(jì)為0，可得UDE=UAB。根據(jù)這一關(guān)系計(jì)算出RDE和相對(duì)濕度的關(guān)系，在可調(diào)電阻上進(jìn)行分度，實(shí)現(xiàn)相對(duì)濕度的測(cè)量。第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六1氯化鋰電阻濕度計(jì)屬于吸濕法測(cè)量，根據(jù)氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性。1）傳感器形式：梳狀、柱狀。R感濕膜梳狀柱狀第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六注意：為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應(yīng)接交流電。量程窄，一般為15%～20%，例如，0.05%的濃度對(duì)應(yīng)感濕范圍為80%-100%，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍為60%-80%。環(huán)境溫度對(duì)輸出影響較大，因此要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。最高使用溫度55℃，當(dāng)大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六擴(kuò)大氯化鋰濕度計(jì)的測(cè)量范圍R1R2R3R4rrrrABRAB=f()75~95%55~75%35~55%15~35%第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六(%)1535557595RAB(K)80705232.312.35第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2）變送器將氯化鋰濕度測(cè)頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯碾娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?hào)。此電壓經(jīng)放大、檢波整流變成與相對(duì)濕度成一定函數(shù)關(guān)系的直流電壓，再經(jīng)電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)0-10mA的電流信號(hào)。第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2.高分子濕度傳感器1）高分子電容式濕度傳感器

根據(jù)電容公式可知，在電容兩個(gè)極板的面積和間距不變的情況下，當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生變化時(shí)將引起電容值的變化。第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六特點(diǎn)：迅速吸濕、脫濕，滯后小，響應(yīng)快，不受氣流速度影響，測(cè)量范圍寬，抗污染能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2）高分子電阻式濕度傳感器使用高分子固體電解質(zhì)材料制作感濕膜，當(dāng)相對(duì)濕度大時(shí)，膜中的可移動(dòng)離子濃度增大，電阻減少，當(dāng)相對(duì)濕度降低時(shí)，膜中的可運(yùn)動(dòng)離子濃度減少，電阻阻值增大。這樣可通過電極間的電阻值的變化測(cè)量相對(duì)濕度。

第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六HPR-MQ-M52R（M52R）是一款環(huán)保型的高分子濕度傳感器。在空調(diào)、加濕器、除濕機(jī)等民用家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六3金屬氧化物濕度傳感器1）金屬氧化物陶瓷濕度傳感器

由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結(jié)而成。燒結(jié)體上有微孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變?/p>

主要有MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器、NiO陶瓷濕度傳感器。第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六2）金屬氧化物膜濕度傳感器

原理：將調(diào)制好的金屬氧化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上，采用燒結(jié)或烘干的方法使之固化成膜。這種膜的含濕量隨著外界空氣的含濕量的變化而變化，含濕量的變化又引起電阻阻值的變化，通過測(cè)量電阻之間的阻值即可測(cè)量相對(duì)濕度。特點(diǎn)：傳感器電阻的對(duì)數(shù)值與濕度成線性關(guān)系，測(cè)濕范圍、工作溫度范圍寬。

第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六4.5濕度計(jì)的校準(zhǔn)

飽和鹽溶液濕度校正裝置：

1)實(shí)現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對(duì)濕度空間，

2)可作基準(zhǔn)的高精度標(biāo)定儀器，水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高，飽和蒸氣壓也愈高。當(dāng)向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限制，使其飽和蒸氣壓降低，降低的程度與鹽類的種類有關(guān)。根據(jù)不同的鹽類對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓不同，即對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度不同實(shí)現(xiàn)濕度傳感器的標(biāo)定。第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六溫度范圍濕度范圍精度響應(yīng)時(shí)間(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很長氯化鋰電阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子電容式5~5015~95%2~5%<10金屬陶瓷電阻式0~605~90%2~5%<=3露點(diǎn)計(jì)-40~1000~100%1較短常見測(cè)濕度的方法比較第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六SHT71溫度、濕度復(fù)合傳感器

選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復(fù)合傳感器，該傳感器是該公司最新推出的數(shù)字化產(chǎn)品，直接輸出數(shù)字信號(hào)，通過一根數(shù)據(jù)線與微處理器相連，因此可簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)。

第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六接口電路圖電源引腳：供應(yīng)電壓在2.4～5.5V之間。串口時(shí)鐘輸入引腳（SCK）：同步微控制器和傳感器之間的通信。數(shù)據(jù)引腳（DATA）：DATA三態(tài)引腳用來向設(shè)備輸入、或輸出數(shù)據(jù)。第三十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六思考